Technologické problémy
Fotoaparáty
Některé z navrhovaných aktivních kamuflážních systémů mají kamery nainstalované přímo na maskovaném objektu a některé systémy mají vzdálené IR kamery. Pokud je schéma systému takové, že kamera musí být instalována přímo na maskovaný předmět, pak je uloženo jedno omezení - kamera musí být buď aktivně maskovaná, nebo dostatečně malá. V současné době je spotřebitelům k dispozici mnoho modelů mikro kamer, z nichž některé komerční miniaturní barevné kamery mohou být vhodné pro určité typy aktivních kamuflážních systémů.
Rozlišení a zobrazování
Při určování požadovaného rozlišení displeje je třeba vzít v úvahu vzdálenost od displeje k divákovi. Pokud je pozorovatel vzdálen pouze 2 metry, pak by rozlišení nemělo být mnohem vyšší než detail lidského vidění v dané vzdálenosti, tj. Přibližně 289 pixelů na cm2. Pokud je pozorovatel dále (což je obvykle), pak lze rozlišení snížit, aniž by byla ohrožena kvalita maskování.
Vizualizace by navíc měla vzít v úvahu, jak se zorné pole pozorovatelů mění v závislosti na vzdálenosti, ve které se nacházejí od obrazovky. Například osoba, která se dívá na displej ze vzdálenosti 20 metrů, může vidět více z toho, co je za displejem, ve srovnání s osobou vzdálenou 5 metrů. Proto musí systém určit, odkud se pozorovatel dívá, aby odpovídal obrazu nebo velikosti obrázku a určit jeho okraje.
Jedním z řešení vizualizace je vytvoření 3-D digitálního modelu okolního prostoru. Předpokládá se, že digitální model bude generován v reálném čase, protože je s největší pravděpodobností nepraktické modelovat umístění skutečného světa před plánovaným termínem. Stereoskopická dvojice kamer umožní systému určit polohu, barvu a jas. K převodu modelu do 2-D obrazu na displeji je navržen proces zvaný cestování s paprskem.
Nové tkané nanokompozitní materiály jsou vytvářeny pomocí magnetických a elektrických polí, aby bylo dosaženo přesného umístění funkčních nanočástic uvnitř a vně polymerních vláken. Tato nanovlákna lze přizpůsobit tak, aby poskytovala vlastnosti, jako je shoda barev a ovládání podpisu NIR pro aktivní kamuflážní aplikace.
Schematické znázornění aktivní kamufláže používané k maskování osoby stojící před skupinou lidí
Displeje
Flexibilní zobrazovací technologie byly vyvíjeny více než 20 let. Ve snaze vytvořit flexibilnější, odolnější a levnější displej s adekvátním rozlišením, kontrastem, barvou, pozorovacím úhlem a obnovovací frekvencí byla navržena řada metod. V současné době návrháři flexibilních displejů studují požadavky spotřebitelů na určení nejvhodnější technologie místo toho, aby nabízeli jediné nejlepší řešení pro všechny aplikace. Mezi dostupná řešení patří RPT (technologie retro-reflexní projekce), diody emitující organické světlo (OLED), displeje z tekutých krystalů (LCD), tenkovrstvé tranzistory (TFT) a elektronický papír …
Moderní standardní displeje (včetně flexibilních displejů) jsou určeny pouze pro přímé prohlížení. Proto musí být také navržen systém, aby byl obraz dobře viditelný z různých úhlů. Jedním z řešení by byl polokulový displej s polem čoček. V závislosti na poloze slunce a pozorovatele může být displej také výrazně jasnější nebo tmavší než okolní oblast. Pokud existují dva pozorovatelé, jsou vyžadovány dvě různé úrovně jasu.
Díky všem těmto faktorům jsou od budoucího vývoje nanotechnologií velká očekávání.
Technologická omezení
V současné době řada technologických omezení omezuje výrobu aktivních maskovacích systémů pro systémy vojáků. Přestože některá z těchto omezení jsou aktivně překonávána navrhovaným řešením do 5 až 15 let (např. Flexibilní displeje), stále existuje několik pozoruhodných překážek, které je ještě třeba překonat. Některé z nich jsou uvedeny níže.
Jas displejů. Jedním z omezení aktivních kamuflážních systémů založených na displeji je nedostatek jasu pro práci za denního světla. Průměrný jas jasné oblohy je 150 W / m2 a většina displejů se za plného denního světla jeví jako prázdná. Bude potřeba jasnější displej (s luminiscencí blízkou semaforu), což v jiných oblastech vývoje není požadavek (například počítačové monitory a informační displeje by neměly být tak jasné). V důsledku toho může být jas displejů směrem, který bude brzdit vývoj aktivního maskování. Slunce je navíc 230 000krát intenzivnější než okolní obloha. Displeje se stejnou svítivostí jako slunce by měly být navrženy tak, aby když systém prochází před sluncem, nevypadal mlhavě ani neměl žádné stíny.
Výpočetní výkon. Hlavní omezení aktivní kontroly obrazu a jeho neustálé aktualizace za účelem nepřetržité aktualizace (neviditelnosti) pro lidské oko spočívají v tom, že v řídicích mikroprocesorech je zapotřebí výkonný software a velká velikost paměti. Vzhledem k tomu, že uvažujeme o 3-D modelu, který musí být postaven v reálném čase na základě metod pro získávání obrazů z kamer, může se software a vlastnosti řídicích mikroprocesorů stát hlavním omezením. Pokud navíc chceme, aby byl tento systém autonomní a nesl ho voják, pak musí být notebook dostatečně lehký, malý a dostatečně flexibilní.
Napájení z baterie. Když vezmete v úvahu jas a velikost displeje a požadovaný výpočetní výkon, jsou moderní baterie příliš těžké a rychle se vybíjí. Pokud má tento systém odnést voják na bojiště, bude třeba vyvinout lehčí baterie s vyšší kapacitou.
Umístění kamer a projektorů. S ohledem na technologii RPT je zde významným omezením to, že kamery a projektory budou muset být umístěny předem, a to pouze pro jednoho nepřátelského pozorovatele, a že tento pozorovatel bude muset být umístěn v přesné poloze před kamerou. Je nepravděpodobné, že by toto vše bylo na bojišti pozorováno.
Kamufláž přechází do digitální podoby
V očekávání exotických technologií, které umožní vyvinout skutečný „plášť neviditelnosti“, je nejnovějším a významným pokrokem v oblasti kamufláže zavedení takzvaných digitálních vzorů (šablon).
„Digitální kamufláž“popisuje mikro-vzor (mikro-vzor) tvořený řadou malých obdélníkových pixelů různých barev (ideálně až šest, ale obvykle z nákladových důvodů ne více než čtyři). Tyto mikroobrazy mohou být šestiúhelníkové nebo kulaté nebo čtyřúhelníkové a jsou reprodukovány v různých sekvencích po celém povrchu, ať už je to tkanina nebo plast nebo kov. Různé vzorované povrchy jsou podobné digitálním bodům, které tvoří úplný obraz digitální fotografie, ale jsou uspořádány tak, aby rozmazaly obrys a tvar objektu.
Námořní pěchota v bojových uniformách MARPAT pro lesy
Teoreticky se jedná o mnohem účinnější kamufláž než standardní kamufláž na základě velkých skvrn, protože napodobuje různorodé struktury a drsné okraje v přírodním prostředí. To je založeno na tom, jak lidské oko, a tedy i mozek, interaguje s pixelovanými obrazy. Digitální kamufláž dokáže lépe zmást nebo oklamat mozek, který si vzoru nevšimne, nebo přimět mozek vidět pouze určitou část vzoru, takže skutečný obrys vojáka není rozeznatelný. Pro skutečnou práci však musí být pixely vypočítány pomocí rovnic velmi složitých fraktálů, které vám umožní získat neopakující se vzory. Formulace takových rovnic není snadný úkol, a proto jsou digitální maskovací vzory vždy chráněny patenty. Digitální kamufláž, kterou poprvé představily kanadské síly jako CADPAT a americkou námořní pěchotu jako MARPAT, od té doby pohltila trh a byla přijata mnoha armádami po celém světě. Je zajímavé poznamenat, že ani CADPAT ani MARPAT nejsou k dispozici pro export, přestože Spojené státy nemají problémy s prodejem propracovaných zbraňových systémů.
Porovnání pravidelných a digitálních maskovacích vzorů bojových vozidel
Kanadská šablona CAPDAT (verze pro les), šablona MARPAT pro námořní pěchotu (pouštní verze) a nová šablona pro Singapur
Společnost Advanced American Enterprise (AAE) oznámila vylepšení své aktivní / adaptivní maskovací deky (na obrázku). Zařízení označené Stealth Technology System (STS) je k dispozici ve viditelném a NIR. Toto prohlášení však vyvolává značné množství skepse.
V současné době existuje jiný přístup … Vědci z Rensselier a Rice University získali nejtemnější materiál, jaký kdy člověk vytvořil. Materiál je tenký povlak vypouštěných polí volně zarovnaných uhlíkových nanotrubic; má celkovou odrazivost 0, 045%, to znamená, že absorbuje 99,955% dopadajícího světla. Materiál se tak velmi blíží takzvanému „super černému“objektu, který může být prakticky neviditelný. Fotografie je jako nový materiál s odrazivostí 0,045% (uprostřed), výrazně tmavší než 1,4% standardu odrazivosti NIST (vlevo) a kusem skelného uhlíku (vpravo)
Výstup
Aktivní kamuflážní systémy pro pěšáky by mohly výrazně pomoci při skrytých operacích, zejména vzhledem k tomu, že vojenské operace v městském prostoru jsou stále častější. Tradiční kamuflážní systémy si zachovávají stejnou barvu a tvar, nicméně v městském prostoru se optimální barvy a vzory mohou neustále měnit každou minutu.
Hledat pouze jeden možný aktivní kamuflážní systém se nezdá dostačující na to, aby bylo možné provést nezbytný a nákladný vývoj zobrazovací technologie, výpočetního výkonu a napájení z baterie. Vzhledem k tomu, že to vše bude vyžadováno v jiných aplikacích, je docela předvídatelné, že průmysl může vyvinout technologie, které se v budoucnu snadno přizpůsobí pro aktivní kamuflážní systémy.
Mezitím lze vyvinout jednodušší systémy, které nevedou k dokonalé neviditelnosti. Například systém, který aktivně aktualizuje přibližnou barvu, bude užitečnější než stávající kamuflážní systémy bez ohledu na to, zda je zobrazen ideální obrázek. Vzhledem k tomu, že aktivní kamuflážní systém lze nejvíce ospravedlnit, když je přesně známa poloha pozorovatele, lze předpokládat, že v nejranějších řešeních by mohla být pro kamufláž použita jediná stacionární kamera nebo detektor. V současné době je však k dispozici velké množství senzorů a detektorů, které nefungují ve viditelném spektru. Tepelný mikrobolometr nebo citlivý senzor například mohou snadno identifikovat objekt maskovaný vizuálně aktivní kamufláží.
